[發明專利]一種循環流化床鍋爐粉煤灰綜合利用的方法

有效

• 申請號: 201310312256.1
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN104340994A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 李來時
• 申請（專利權）人: 沈陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01G49/06
• 代理公司: 沈陽圣群專利事務所(普通合伙) 21221
• 代理人: 王鋼

技術領域

本發明涉及固體廢棄物粉煤灰綜合利用的方法，尤其涉及一種循環流化床鍋爐粉煤灰綜合利用的方法。

背景技術

粉煤灰是燃煤電廠排出的固體廢棄物。目前，我國粉煤灰年排放量上億噸，我國粉煤灰的總堆存量有十幾億噸。大量粉煤灰的排放不僅侵占大量土地，而且嚴重污染環境，構成了對生態和環境的雙重破壞。因此開展粉煤灰的綜合利用具有重大現實意義和長遠戰略意義。氧化鋁是粉煤灰的主要成分之一，其質量分數一般為15%~40%，最高可達58%。所以，開展從粉煤灰中提取氧化鋁的研究工作可以解決粉煤灰的污染，變廢為寶。

目前，從粉煤灰中提取氧化鋁的研究比較成熟的有石灰石燒結法和堿石灰燒結法，此兩者通稱為堿法。堿法提取粉煤灰中氧化鋁存在一些問題，主要是①?燒結法產生的硅鈣渣，只能用做水泥原料，每生產1噸的氧化鋁要產生數倍于粉煤灰的硅鈣渣，而水泥有其相應的銷售半徑，如果當地沒有大型的水泥工業支持將會造成二次污染；②?燒結法只提取了粉煤灰中的氧化鋁，其二氧化硅的利用價值低。③燒結法處理粉煤灰設備投資大，能耗高，成本高。

由于粉煤灰的鋁硅比很低，一般都小于1，所以采用酸法處理粉煤灰原則上更合理。酸法浸出粉煤灰中的氧化鋁，可以使生成的鋁鹽進入溶液，硅不與酸反應，完全在固相渣中。酸法處理粉煤灰可以克服燒結法的不足，不會產生多于原料粉煤灰的固體廢物，而且提取氧化鋁后，二氧化硅會富集，渣中其含量能達到80~90%，這樣更有利于其利用。由于粉煤灰是經過高溫燃燒后迅速冷卻，其化學活性很低，因此，要提高粉煤灰中氧化鋁的提取率就要從提高粉煤灰的化學活性入手。目前資料報道的方法是在酸浸反應中加入氟化物助溶，使硅與氟結合，達到釋放其中氧化鋁的目的，但在助溶的過程中可能會產生HF等有害氣體，在去氟純化的過程中又會排出含氟廢液和廢渣，不但會污染環境，而且會造成對操作人員的安全隱患。

針對燃燒溫度低的循環流化床鍋爐產生的粉煤灰，其化學活性要高于煤粉爐鍋爐產生的粉煤灰，一些研究單位開展了鹽酸處理循環流化床鍋爐粉煤灰生產氧化鋁的研究并取得一定成果，主要有一步法（專利CN102145905B一種利用流化床粉煤灰制備冶金級氧化鋁的方法）和兩步法（專利CN100410174C一種制備氧化鋁的方法），但也存在一些問題。一步法存在的主要問題是，①鹽酸浸出后的氯化鋁溶液含有鐵、鈣、鈉、鎂等多種離子，要滿足氧化鋁產品的質量要求，必須將其全部或絕大部分除去，除雜工藝復雜成本偏高；②氯化鋁溶液需蒸濃結晶，此過程設備腐蝕嚴重，不易解決和大型化；③一步法產品為結晶氯化鋁直接煅燒所得，產品粒度細容重小，不適合現行電解鋁工業應用，不符合冶金級氧化鋁的標準。兩步法存在的主要問題是，①結晶氯化鋁煅燒產生粗氧化鋁，拜耳法工藝得到的氫氧化鋁需再次煅燒生產冶金級氧化鋁，兩次煅燒能耗較高；②結晶氯化鋁煅燒后產生粗氧化鋁的堿溶溫度較高，能耗偏高。

發明內容

針對上述鹽酸法處理循環流化床鍋爐粉煤灰生產氧化鋁和綜合利用存在的問題，本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種環保效能顯著，能使循環流化床鍋爐粉煤灰中的鋁、鐵、硅有效分離并合理利用的一種循環流化床鍋爐粉煤灰綜合利用的方法。

為達到上述目的，本發明是這樣實現的：

一種循環流化床鍋爐粉煤灰綜合利用的方法，它包括下述步驟：

（1）將磨后的循環流化床鍋爐粉煤灰與鹽酸混合，并加入至耐鹽酸反應釜中進行反應，反應溫度50~180℃，反應時間5~150min，鹽酸濃度5%~35%，鹽酸中的HCl與循環流化床鍋爐粉煤灰中氧化鋁及氧化鐵的摩爾比為4～9：1；

（2）反應降溫后進行固液分離及洗滌，得到含有雜質的氯化鋁溶液及高硅渣，實現鋁鐵與硅分離；

（3）將步驟（2）所得溶液加入氫氧化鈉溶液，得到粗氫氧化鋁沉淀及氯化鈉溶液，然后進行固液分離洗滌；

（4）將步驟（3）得到的粗氫氧化鋁固體經過簡易拜耳法工藝可得到冶金級氧化鋁和高鐵渣，簡易拜耳法工藝包括原料調配、低溫溶出、氫氧化鐵分離洗滌、鋁酸鈉溶液精濾、精液降溫、種子分解、氫氧化鋁過濾洗滌、氫氧化鋁焙燒和母液蒸發工序；

（5）將步驟（3）所得氯化鈉溶液經離子膜電解槽電解后得到氯氣、氫氣、氫氧化鈉溶液；

（6）將步驟（5）從離子膜陰極區出來的氫氧化鈉溶液返回至步驟（3）循環使用；

（7）將步驟（5）得到的氫氣和氯氣經凈化后在合成爐內合成氯化氫氣體，冷卻后用水吸收得到鹽酸，返回步驟（1）循環使用。